Neurofeedback - angewandte Neurowissenschaft am Beispiel von Depression, Zwangsstörung und Tinnitus

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1 Neurofeedback - angewandte Neurowissenschaft am Beispiel von Depression, Zwangsstörung und Tinnitus Seminar Neurobiologie psychischer Störungen FS 2012 Susanne Schmid-Grether, MTh

2 Neurofeedback Neurofeedback/EEG-Biofeedback/ Neurotherapie ist eine computergestützte Methode mit welcher das Gehirn lernen kann sich selber zu organisieren Es baut auf der Tatsache auf, dass ein Verhalten, wenn es belohnt wird, in der Folge verstärkt auftritt Die hohe zeitliche Auflösung des EEG ermöglicht es, dem Gehirn innerhalb von ms ein Feedback zu geben

3 Methode Der Patient wird mit 2 bis 19 Elektroden an das EEG angeschlossen Die gesinterten Pilzelektroden stellen über einen mit Salzlösung getränkten Filz den Kontakt her Impedanzen unter 5 kohm Montage eines Fullcap braucht ca. 10 Minuten

4 Neurofeedback Equipment Neuroamp EEG-Verstärker mit eingebautem Impedanzmeter BioExplorer Software für konventionelles 1 oder 2 Kanal Neurofeedbacktraining und Hämoencephalographie (pir und nir) 19-Kanal Mitsar EEG-Verstärker Braintuner Software für sloreta Neurofeedback Cygnet Software für sloreta Neurofeedback (in der klin. Testphase)

5 Abklärung mit quantitativem EEG - QEEG Alle Patienten werden mit einem 19-Kanal QEEG abgeklärt: Eyes closed - 5 min Eyes opened - 5 min Visueller Leistungstest VCPT - 20 Min. mit ERP-Aufnahme 400 Trials

6 Event Related Potentials - ERP Die evozierten Potentiale des VCPT ermöglichen es die Verarbeitung visueller Stimuli zu verfolgen

7 ICA und sloreta Independent Component Analysis und sloreta Quellenlokalisation helfen individuelle Trainingsprotokolle für das sloreta Neurofeedback festzulegen

8 Neurofeedback Protokolle Ziel der Neurofeedbacktherapie ist es, das Gehirn in den Bereich von12-20 Hz zu trainieren Entspannte und konzentrierte Aufmerksamkeit Gestresste Patienten müssen vom HighBeta Bereich heruntergeholt werden Unteraktivierte Patienten (z.b. ADHD) müssen vom Delta/Theta/Alpha- Bereich hochtrainiert werden

9 Neurofeedback Protokolle Konventionelles Neurofeedback Die Therapeutin, der Therapeut wählt ein Trainingdesign entsprechend den Frequenzen, die gefördert oder inhibiert werden sollen In diesem Fall: die exzessive 8-12 Hz Aktivität auf C3 und C4 wird inhibiert und Hz Aktivität wird belohnt

10 Feedback Die Patienten schauen sich eine DVD an, die stoppt oder deren Bild- und Tonqualität schlechter wird wenn die Feedback-Kriterien nicht erfüllt sind

11 Neurofeedback und Neuroplastizität Langzeitverstärkung: Bildung neuer Neuronennetze, neuronale Autobahn Langzeitabschwächung: Auflösung bestehender Netze Belohnung intensiviert den Vorgang Wahrnehmungsabgleich des Frontalkortex: 100 bis 300ms im Voraus Überraschende, nicht vorhersehbare Ereignisse lösen im Gehirn eine dopaminerge Reaktion aus und unterstützen so das Lernen. Das heisst: je öfter der Film stoppt, desto mehr Lernsituationen hat das Gehirn Im Schnitt stoppt der Film 100 mal pro Minute Verbindungen werden dauernd auf- und abgebaut. What fires together, wires together

12 Interaktives Feedback: Interaktive Spiele wie Inner Tube, in welchem man ein Raumschiff durch einen Tunnel steuern muss, wobei alle Prädikate des Spiels ausser der Richtungssteuerung (Joystick) mit der Hinraktivität verkoppelt sind

13 Externe Realanimation: Beide Rennwagen sind mit dem EEG verbunden und fahren nur, wenn die Kriterien erfüllt sind

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15 Verlauf einer Neurofeedbacktherapie In den ersten 5 Neurofeedback-Behandlungsstunden versucht das Gehirn herauszufinden, was von ihm verlangt wird, um das visuelle und auditive Feedback vom Computer zu bekommen. Es beginnt, seine Aktivität anzupassen. Das äussert sich oft in vermehrter Klarheit und Verbesserung der Symptome. Die Behandlungsstunde braucht das Gehirn, um die neu gelernten Verhaltensmuster in Stresssituationen und Herausforderungen einzuüben.

16 Die Belohnung, die das Neurofeedback dem Gehirn für sein neues Verhalten gibt, spornt es an, weiter zu machen und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass es in ähnlichen Situationen gleich reagieren wird. Das ist das Ergebnis der positiven Verstärkung durch das Neurofeedback. Wenn das neue Verhalten des Gehirns auch im Alltag erfolgreich umgesetzt wird, beginnt das Gehirn stetig weiterzutrainieren, sodass nach ca. 20 Behandlungsstunden verteilt über ein Jahr auf das Computer-Feedback verzichtet werden kann. Die Regulierung der Hirnaktivität ist meistens im EEG sichtbar

17 Fallbeispiel Depression VCPT 2009 VCPT jähriger Mann mit Depression seit 1986 Klinikaufenthalte Grundabklärung 2009 Alpha Exzess über dem ganzen Kortex in allen drei Erhebungen EC, EO, VCPT Alpha-Asymmetrie Nachkontrolle 2011 nach 44 Neurofeedbackbehandlungen konventionell und sloreta basiert Refresh 2012 Alpha Database % EC 2009 Alpha Database % EC 2012 Alpha Database % Alpha Database %

18 Neurofeedbacktraining auf dem ACC Abgreifen des Papez Schaltkreises konventionell auf Fz sloreta auf ± 5/30/30 ACC ist verbunden mit dem limbischem System Projektionen aus allen Kortexgebieten Filterfunktion für Präfrontalkortex Koordination des Aufmerksamkeitsnetzwerks Fehlererkennung Neurofeedback wendet Bulldozer-Methode an: Hügel abtragen Täler auffüllen! individuelle Regulierung der einzelnen Frequenzbänder

19 sloreta Trainingsprotokoll für den ACC ACC links -5/30/30 BA 32 gefördert Hz und Hz inhibiert 8-12 Hz Cygnet Software in der klinischen Testphase

20 Ergebnisse aus der Bildgebung OfC ist überaktiviert Der Metabolismus im subgenualen Cingulum ist reduziert. Nach der Volumenkorrektur aufgrund der verminderten GS zeigt sich aber auch dort ein erhöhter Metabolismus. Neurocircuitry of Mood Disorders, Price et al. 2010

21 Training auf dem OfC OfC links und rechts ±5/35/-15 BA 11 gefördert 8-12 Hz und Hz inhibiert Hz Cygnet Software in der klinischen Testphase OfC ist überaktiviert

22 Training auf dem Subgenualen Cingulum Subgenuales Cingulum links -5/20/-5 und -5/15/-10 BA 25 gefördert 8-12 Hz und Hz inhibiert Hz Cygnet Software in der klinischen Testphase Subgenuales Cingulum überaktiviert

23 Default Mode Netzwerk bei Depression Im EEG vermutlich als Alpha-Oszillationen 8-12 Hz, HiAlpha Hz Alpha ist die Leerlauffrequenz des Kortex Erhöhte Kohärenz zwischen den Regionen des DMN Kohärenz ist Mass für Stabilität der Phasenbeziehung Funktionelle Konnektivität EC 80% 60% 40% 20% VCPT Differenz VCPT-EC

24 Depression vor der Therapie 2009 Depression nach der Therapie 2011 EC UT Differenz

25 Fallbeispiel Zwangsstörung 70 jähriger Mann mit jahrelanger psychotherapeutischer Vergangenheit Tendenz zu cingulärem/zwanghaftem Verhalten: Tendenz zu wiederholten negativen Gedanken Kann nicht vom Gewohnten abweichen Verlangt Perfektion Kann Art und Weise Dinge zu tun nicht verändern Wird durch Unordnung stark gestört Arbeitet nur und klammert das Sozialleben aus Arbeitet langsam um sicher zu sein, dass Dinge richtig sind ICA Komponentenanalyse ergibt eine Überfunktion des limbischen Systems, sichtbar im BA 33

26 Ergebnisse aus der EEG-Forschung Orbitofrontale Quellen von ERPs bei Zwangsstörung probabilistisches Object Reversal Learning Paradigma Überaktivierung von Zwangspatienten im OfC auf 18/45/-20 Lagemann 2008

27 Training auf dem OfC OfC re18/45/-20 Cygnet Software in der klinischen Testphase Deutliche Überaktivierung auf dem rechten OfC

28 Fallbeispiel Tinnitus 60 jähriger Patient mit Tinnitus rechts erfolgreich mit NFB behandelt Retraumatisierung vor 1 Monat erneute NFB Behandlung Training auf dem primären auditorischen Kortex (BA 41) Heschl-Gyrus Protokoll gemäss Forschungsergebnissen aus der Tinnitusforschung an der Universität Konstanz (Nathan Weisz) Inhibieren der erhöhten Delta- (1-4 Hz) und HiBeta/Gamma-Frequenzen (20-40 Hz) Fördern der Alpha-Aktivität (8-12 Hz) - Leerlauffrequenz

29 Tinnitus 55/-25/10 Cygnet Software in der klinischen Testphase Delta 1-4 Hz HiBeta/Gamma Hz

30 Nach 11 Minuten Training

31 Möglichkeiten von Neurofeedback Fördern oder Inhibieren verschiedener Frequenzen Stimulation oder Inhibition spezifischer Hirnoder Kortexareale Verbesserung der funktionellen Konnektivität zwischen Hirnregionen Verbesserung der Funktion eines Areals durch Reduktion des interhemisphärischen Austausches Verbesserung der Durchblutung im Präfrontalkortex (Hämoencephalographie)

32 Weitere Fallbeispiele und Informationen zum Neurofeedback unter